Universal fault-tolerant gates on concatenated stabilizer codes
一个经常被引用的事实是,没有量子代码可以支持一组通用和横向的容错逻辑门。这个不可行的定理通常是对其他普适性构造的兴趣,包括幻态蒸馏。然而,被广泛忽视的是,非横向的,但仍然容错的,直接工作在小量子代码的门的可能性。在这里,我们证明正是这种门的存在。特别是,我们展示了如何通过执行多轮中间纠错来克服非横向性的限制,以在稳定器代码上创建逻辑门,这些稳定器代码除了用于综合征测量所需的那些之外不使用任何辅助工具。此外,我们构造的逻辑门,最突出的例子是Toffoli和受控-受控-Z,通常在其代码上完成通用门集。我们详细介绍了最小的量子码,5-qubit和7-qubit码,这样的通用结构,然后继续推广的方法。这种推广的一个显著结果是,任何具有完整的容错单量子位Clifford门集合的非退化稳定器码都具有通用的容错门集合。另一个是逻辑量子比特在不同稳定器代码之间的相互作用,例如,这意味着一种广泛适用的代码切换方法。
2016-09-18 quant-ph
Efficient quantum Gibbs sampling of stabilizer codes using hybrid computation
针对旋转表面码和环面码的稳定子码哈密顿量,提出混合吉布斯采样算法,仅用局域量子算法即可分别以约L/2和L的电路深度制备其吉布斯态,还表明允许非局域门时周期一维伊辛模型吉布斯态可在对数深度和线性同时测量下制备。
2025-11-13 quant-ph
Generalized Code Distance through Rotated Logical States in Quantum Error Correction
Institute for Mathematical Research, Universiti Putra Malaysia(马来西亚博特拉大学数学研究所);Kigali Independent University (ULK), Polytechnic Institute, Kigali Campus(基加利独立大学(ULK)理工学院基加利校区);Department of Physics, Faculty of Science, Universiti Putra Malaysia(马来西亚博特拉大学理学院物理系);Centre of Foundation Studies in Science, Universiti Putra Malaysia(马来西亚博特拉大学科学基础研究中心);Department of Communication Technology and Network, Universiti Putra Malaysia(马来西亚博特拉大学通信技术与网络系)
通过旋转逻辑态扩展逻辑基,提升量子纠错的错误抑制能力,实现更高效的编码距离标度。
2025-06-20 math-ph math.MP quant-ph
Continuous measurement-based holonomic quantum computation
University of Southern California(南加州大学)
该研究提出利用量子芝诺效应基于连续测量生成完整圈的方案,解析得出相关序列和时间,给出处理测量跃迁的方法,建立保持可纠错性的条件,还提及不满足纠错时用辅助量子比特使协议适用。
2026-07-08 quant-ph
Monte Carlo analysis of critical phenomenon of the Ising model on memory stabilizer structures
我们计算的临界温度的伊辛模型上的一组图表示一个级联的三位纠错码。这些图是从用于量子纠错的稳定子形式导出的。子空间的稳定子被定义为在子空间上特征值为+1的泡利算子群。群可以由稳定器中的算子子集生成,生成元的选择决定了图的结构。利用Wolff算法,结合直方图法和有限尺寸标度,计算了每个结构的临界温度和临界指数。模拟结果表明,稳定器发生器的选择,无论是数量和几何形状,有很大的影响临界温度。
2009-07-02 quant-ph
Overlapped-repetition Shor codes achieving fourfold asymptotic rate
通过重叠重复块和LDPC码构造,实现四倍渐进速率提升的肖尔码,兼顾稳定器权重和性能稳定性。
2025-11-20 cs.IT math.IT quant-ph
Construction of optimal resources for concatenated quantum protocols
我们考虑基于测量的量子信息处理中资源态的显式构造。我们专注于能够执行特定操作或任务的专用资源状态,其中我们考虑酉Clifford电路以及非迹保持完全正映射,更具体地说,包括Clifford操作和泡利测量的概率操作。我们专注于$1 \to m$和$m \to 1$操作,即将一个输入量子位映射到$m$输出量子位或反之亦然的操作。这种操作的示例包括量子纠错中的编码和解码、纠缠纯化或纠缠交换。我们提供了一个通用的框架来构建最佳的资源状态的复杂任务,这些基本的积木的组合。所有资源状态仅包含输入和输出量子位,因此具有最小的大小。我们得到一个稳定的描述所产生的资源状态,我们也转化为一个电路模式,实验产生这些状态。特别是,我们推导出递归关系的稳定器作为关键的分析工具,以生成明确的(图)描述的家庭资源状态。这允许我们显式地构造用于级联量子纠错码、码切换器、多轮纠缠纯化、量子中继器及其组合的编码、解码和校正子读出的资源状态(诸如用于编码状态的纠缠纯化的资源状态)。
2017-07-06 quant-ph
A family of asymptotically good quantum codes based on code concatenation
我们明确地构造了一个无限族的渐近良好的级联量子稳定子码,外码使用CSS型量子Reed-Solomon码,内码使用一组特殊的量子码。在量子纠错码领域,这是第一次从坏码中导出一族渐近好的量子码。它的出现填补了量子编码理论的空白。
2008-12-31 cs.IT math.IT quant-ph
Partially Concatenated Calderbank-Shor-Steane Codes Achieving the Quantum Gilbert-Varshamov Bound Asymptotically
本文利用级联方案构造了一类新的量子纠错码,使其渐近达到量子Gilbert-Varshamov(GV)界。我们级联交替码与任何线性码实现经典GV界构造Calderbank-Shor-Steane(CSS)码。我们证明了级联码可以渐近地达到量子GV界,并且可以接近非对称泡利信道的哈希界。通过结合Steane的CSS码的扩大构造,我们得到了一族渐近达到扩大CSS码的量子GV界的扩大稳定子码。作为应用,我们得到了两个家庭的快速可编码和可解码的CSS码参数$\mathscr{Q}_1=[[N,Ω(\sqrt{N}),Ω( \sqrt{N})]],$和$\mathscr{Q}_2=[[N,Ω(N/\log N),Ω(N/\log N)/Ω(\log N)]].$我们表明,$\mathscr{Q}_1$可以非常有效地编码电路的大小$O(N)$和深度$O(\sqrt{N})$。对于输入错误伴随式,$\mathscr{Q}_1$可以在$O(N)$时间内纠正权重高达最小距离界限一半的任何对抗性错误。还可以通过使用$O(\sqrt{N})$经典处理器在$O(\sqrt{N})$时间内并行解码$\mathscr{Q}_1$。对于一个输入错误伴随式,我们证明了$\mathscr{Q}_2$能够以高概率纠正线性数目的${X}$ -错误,并且在$O(N )$时间内纠正几乎线性数目的${Z}$ -错误.此外,通过…
2023-01-11 cs.IT math.IT quant-ph
Graph Concatenation for Quantum Codes
图与量子纠错码密切相关:每个稳定子码都局部等价于图码,每个码字稳定码都可以由图和经典码描述。对于构造具有较大块长度的量子码,级联量子码及其推广起着重要的作用。我们开发了一种基于“图级联”的级联量子码的系统构造方法,其中表示内码和外码的图通过称为“广义局部互补”的简单图操作级联。“我们的方法适用于二进制和非二进制级联量子码及其推广。
2010-02-03 quant-ph
Finding the disjointness of stabilizer codes is NP-complete
本文证明计算稳定子码的c-不相交性及其常数因子近似均为NP完全,并给出多种码族的界限与数值方法,表明为通用量子纠错码寻找容错逻辑门在计算上极具挑战性。
2021-08-10 quant-ph
Learning to Decode Concatenated Quantum Codes with Hierarchical Message Passing
The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);SpinQ Technology (Hong Kong) Co. Ltd.(本源量子科技(香港)有限公司)
该研究提出分层消息传递神经框架解码级联量子码,在[[15,7,3]]量子汉明码上提升去极化伪阈值,在多超立方体码上降低逻辑-CNOT失效率,为级联码设计提供通用解码工具。
2026-08-31 quant-ph
Logical Error Rates of XZZX and Rotated Quantum Surface Codes
本研究提出基于稳定子码权重分布的理论公式,分析XZZX和旋转表面码的逻辑错误率,发现同时采用两种修改在矩形晶格下会导致次优性能,建议避免同时使用。
2023-12-28 cs.IT math.IT quant-ph
Direct measurement of Bacon-Shor code stabilizers
Bacon-Shor码是$L \times L$晶格上的子系统量子纠错码,其中$2(L-1)$重量- $2L$稳定剂通常从$(L-1)^2$重量-2规范算子的测量中推断。在这里,我们表明,稳定器可以直接测量和容错裸辅助量子比特通过构建电路,遵循规范运营商的模式。然后,我们研究了这种方法的影响,小量子纠错码的旋转表面码和培根-肖尔码与标准的去极化模型的距离3版本进行比较,并在一个被困离子量子计算机的上下文中。我们发现,对于一个简单的电路的准备,错误纠正和测量的培根肖尔码优于表面码,需要更少的量子比特,花费更少的时间,并具有更低的错误率。
2018-04-03 quant-ph
Concatenated quantum codes can attain the quantum Gilbert-Varshamov bound
一类分组长度正速率递增的量子码,若其距离与分组长度之比趋于一个正常数,则称之为渐近好码。渐近量子Gilbert-Varshamov(GV)束缚表明存在具有足够长的块长度$N$的$q$元量子码,其具有固定速率$R$,距离至少为$N H^{-1}_{q^2}((1-R)/2)$,其中$H_{q^2}$是$q^2$元熵函数。对于$q < 7$,只有随机量子码是已知的,渐近达到量子GV界。然而,随机码几乎没有结构。在本文中,我们推广的经典结果的量子情况下,从而证明了存在的级联量子码,可以渐近达到量子GV界。外码是量子广义Reed-Solomon码,内码是随机独立选择的稳定子码,内码和外码的码率都在一个指定的可行域内.
2014-01-16 quant-ph
Multi-Error-Correcting Amplitude Damping Codes
我们构造了一类新的多纠错量子码。我们的关键观察是,通过适当的编码,振幅阻尼通道的两种用途模拟了量子擦除通道。这使我们能够使用级联码与量子擦除校正码作为外部码纠正多个振幅阻尼错误。我们的新代码是退化稳定器代码,并具有比任何以前已知的构造获得的振幅阻尼代码更好的参数。
2010-01-14 cs.IT math.IT quant-ph
Staying Sober: A Shot-Free Predictor of Logical Error Rates for Concatenated Quantum Error Correcting Codes
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);University of Chicago(芝加哥大学)
提出一种无需采样的预测器,通过稳定子和逻辑算子计算级联量子纠错码逻辑错误率的首项,实现快速评估与比较。
2026-10-06 quant-ph
Sparse Quantum Codes from Quantum Circuits
我们描述了一种将量子线路转化为稀疏量子子系统码的一般方法。这个想法是把每个电路元件变成一组低权重规范生成器,强制执行该电路元件的输入输出关系。使用这个处方,我们可以将任意稳定器代码映射到具有相同距离和编码量子位数的新子系统代码中,但所有生成器都具有恒定的权重,代价是添加一些辅助量子位。通过额外的辅助量子比特开销,新代码也可以在空间上本地化。将我们的构造应用于某些级联稳定器码,得到具有等重生成器和最小距离$d = n^{1-ε}$的子系统码族,其中$ε= O(1/\sqrt{\log n})$。对于$D$维度的空间局部码,我们几乎饱和了由于Bravyi和Terhal的边界,并实现了$d = n^{1-ε-1/D}$。根据Freedman、Meyer和Luo的研究,在任何维度上,使用恒重生成器可以实现的最佳码距是稳定码的$O(\sqrt{n\log n})$。
2017-02-17 cs.IT math.IT quant-ph
The XYZ$^2$ hexagonal stabilizer code
我们考虑蜂窝网格上的拓扑稳定器代码,“XYZ $^2$“代码。该代码的灵感来自Kitaev蜂窝模型,并且是Wootton [J. Phys. A:Math. Theor. 48,215302(2015)],具有边界的具体实施。它在由$d$的$2d^2$量子位组成的平面六边形网格上利用重量为六($XYZXYZ$)的元格稳定器和重量为二($XX$)的链接稳定器,在边界处具有重量为三的稳定器,稳定一个逻辑量子位。我们研究了使用最大似然解码的代码的属性,假设完美的稳定器测量。对于纯$X$、$Y$或$Z$噪声,我们可以解析地求解逻辑故障率,给出50%的阈值。与旋转表面码和XZZX码(其仅对纯$Y$噪声具有码距离$d^2$)相比,这里对纯$Z$和纯$Y$噪声两者的码距离都是$2d^2$。对于具有有限$Z$偏置的噪声的保留与XZZX码类似,但是具有明显更低的亚阈值逻辑故障率。该码具有独特的伴随式性质,对于孤立的错误,沿着三角晶格的三个方向具有单向的元格缺陷对,这对于基于匹配的高效解码或其他近似解码可能是有用的。
2022-04-25 quant-ph
A Syndrome-Extraction Framework for Distributed Lattice Surgery on Arbitrary Rotated Surface-Code Layouts
Brandeis University(布兰迪斯大学);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室)
提出一种接缝构造框架,将任意旋转表面码布局分割为均匀补丁,通过贝尔对和CXX门限制链路错误,实现低且稳定的逻辑错误率。
2026-09-23 quant-ph
Gottesman-Kitaev-Preskill codes: A lattice perspective
我们研究一般的Gottesman-Kitaev-Preskill(GKP)码的连续变量量子纠错,包括级联GKP码,通过格理论的镜头,为了更好地理解这类稳定器码的结构。我们推导出正式的代码参数的界限,显示不同的解码策略是如何精确相关,提出了新的方法来获得GKP码的胶合格和张量积的格和点自然资源的节省,一直隐藏在最近的方法。我们提出了一般的结果,我们说明通过从不同类别的代码,包括缩放自对偶GKP码和级联表面GKP码的例子。
2022-02-08 quant-ph
Quantum error correction with higher Gottesman-Kitaev-Preskill codes: minimal measurements and linear optics
我们提出了两个方案,以获得Gottesman-Kitaev-Preskill(GKP)的错误伴随式通过线性光学操作,零差测量和GKP辅助。这包括示出对于GKP码与$[n,k,d]$稳定器码的级联,仅需要$2n$测量以获得完整的校正子信息,与规范级联测量方案相比显著减少了测量的数量,并且同时将基于线性光学的校正子检测推广到更高的GKP码。此外,我们还分析了利用单模态和线性光学建立所需辅助态的可能性。我们发现,对于简单的GKP码,这是可能的,而与量子位的距离$d\geq3$的Calderbank-Shor-Steane(CSS)码的级联,这是不可能的。我们还考虑了典型的级联综合征的测量,并提出了方法,以避免之间的串扰的附属。此外,我们利用GKP码与稳定器码的级联形成晶格的观察结果,以便从不同的角度看到这种代码的模拟信息解码,从而允许逻辑错误率的半解析计算。
2021-10-11 quant-ph
Sequential decoding of the XYZ$^2$ hexagonal stabilizer code
本文研究蜂窝晶格上的XYZ$^2$拓扑稳定子码,将其视为[[2,1,1]]相位翻转奇偶校验码与YZZY表面码的级联,提出顺序译码方案,在偏置噪声下取得接近最优的阈值,展示了级联码的两种利用策略。
2025-05-06 quant-ph
Hierarchical Quantum Error Correction with Hypergraph Product Code and Rotated Surface Code
University of Osaka(大阪大学);Graduate School of Engineering Science, University of Osaka(大阪大学工程科学研究生院);RIKEN(理化学研究所)
该研究提出级联超图乘积码与旋转表面码的分层量子纠错方案,采用软判决解码策略,在特定参数下性能优于旋转表面码,为近期容错量子计算提供资源高效的可扩展路径。
2026-09-01 quant-ph
Clifford Manipulations of Stabilizer States: A graphical rule book for Clifford unitaries and measurements on cluster states, and application to photonic quantum computing
NSF-ERC Center for Quantum Networks, Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona(亚利桑那大学怀特光学科学学院量子网络 NSF-ERC 中心)
本文提出了一种基于克莱因群框架的图示规则手册,用于高效操作集群态,并展示了其在光子量子计算中的应用。
2023-12-04 quant-ph
Optimal logical Bell measurements on stabilizer codes with linear optics
Johannes-Gutenberg University of Mainz(约翰内斯·古腾堡美因茨大学)
本文提出了一种基于稳定子群理论的方法,证明在稳定子码上进行逻辑贝尔测量可映射到物理贝尔测量,并展示了该方法在多种量子码中的应用。
2026-01-13 quant-ph
Trellis Decoding For Qudit Stabilizer Codes And Its Application To Qubit Topological Codes
网格解码器是Ollivier和Tillich在2006年首次应用于基于量子位的量子纠错码的通用解码技术。在这里,我们提高了他们的理论的可扩展性和实用性,表明它具有强大的结构,扩展的结果,使用经典的编码理论作为指导,并展示了一个规范形式,从该规范形式的解码图的结构属性可以计算。所得到的形式对任何素维量子系统都是有效的。修改后的解码器适用于任何稳定器代码$S$,并分为两个部分:一个一次性的,离线计算,建立一个紧凑的,图形表示的规范化的代码,$S^\perp$,和一个快速,并行,在线查询的结果顶点使用维特比算法。我们将其应用到四个高密度,长度20稳定器代码去极化噪声和研究Steane,旋转表面,和4.8.8/6.6.6色码$Z$ -唯一的噪声网格解码的效用。数值模拟表明,通过避免颜色码到表面码的映射,对于有边界的颜色码,其码容量阈值提高了20%.我们确定网格边缘数作为解码难度的关键指标,使我们能够量化的优点,单轴解码的Calderbank-Steane-Shor码和块解码的级联码。
2022-01-17 quant-ph
New construction of nine-qubit error-correcting code
本文提出了一种新的九量子比特纠错码的构造方法,引入了两种新的九量子比特码和一种新的三量子比特码。由于新的两种九比特码都具有正常的逻辑运算符,而不是九比特Shor码,所以当这三种码应用于级联量子纠错时,会导致不同的性能。另一方面,其中一个九比特码与九比特Shor码具有相同的稳定器发生器,更适合于高比特翻转噪声,而另一个九比特码具有不同的稳定器发生器,更适合于高比特翻转噪声。该工作对量子纠错码的构造具有启发意义,为优化量子纠错性能提供了更多的选择。
2021-11-15 quant-ph
GNarsil: Splitting Stabilizers into Gauges
本文提出两种从CSS种子码生成子系统码的GNarsil算法,可拆分稳定子为小权重规范算子,复现Bacon-Shor码、构造新型表面码与SLP码,证实子系统码可优于对应稳定子码,并总结非局域性的影响。
2024-04-28 cs.ET quant-ph
Adaptive Syndrome Extraction
本文提出自适应综合征提取方案,仅测量可能提供有用信息的稳定子生成元,并在 [[4,2,2]] 码与超图积码级联中实时调整电路,显著降低逻辑错误率、门数和量子比特开销。
2025-02-20 quant-ph
Local tensor-network codes
张量网络代码使得能够从描述较小稳定器代码的张量构造大稳定器代码。张量网络编码的一个应用是全息编码的一种高效精确的解码器。在这里,我们展示了如何编写一些拓扑代码,包括表面码和颜色代码,作为简单的张量网络代码。我们还展示了如何通过收缩张量网络来计算稳定子码的距离。该算法实际上提供了更多的信息,包括所有逻辑陪集权重的直方图。我们证明了这种方法是有效的全息码的情况下。使用我们的张量网络距离计算器,我们找到了一个修改的旋转表面码,具有相同的距离,但更少的最小重量的逻辑运算符,通过注入非CSS的五量子比特码张量到张量网络。这相当于在去极化噪声(在完美测量设置中)下成功纠错高达2%,但代价是引入了四个更高重量的稳定器。我们的一般构造让我们选择一个网络几何(例如,在表面码的情况下为欧几里德点阵),并且仅使用种子码(组成张量)的小集合,构建具有优化潜力的扩展码。
2021-09-24 quant-ph
Qubit Loss Inference with Stabilizer Codes without Leakage Detection Units
University College London(伦敦大学学院);Keio University(庆应义塾大学);National Institute of Informatics(信息学研究所);Mercari, Inc.(Mercari公司)
本文针对稳定子码量子比特丢失问题,提出无需泄漏检测单元的推断方法,通过推导可检测条件构建最小集合覆盖模型,经模拟验证其可降低逻辑错误率并减少时空开销。
2026-08-11 quant-ph
Tile Codes: High-Efficiency Quantum Codes on a Lattice with Boundary
本文提出瓦片码,一种在带边界二维晶格上构造局域量子码的通用框架,通过灵活调整稳定子权重,找到了性能显著优于表面码的多个高参数量子码。
2025-04-12 quant-ph
Fault Tolerant Decoding of QLDPC-GKP Codes with Circuit Level Soft Information
本文研究QLDPC-GKP级联码在电路级噪声下的容错译码,通过三种场景对比证明实时软信息对译码性能提升至关重要,并指出最小深度测量调度是获得可靠内层软信息的关键。
2025-05-09 quant-ph
Fault-tolerant quantum error correction using error weight parities
在使用不完美基元的量子纠错中,由少数故障引起的高权重的错误是主要关注点,因为它们可能无法由量子纠错码校正。幸运的是,不同权重的一些误差在逻辑上是等价的,并且相同的校正过程适用于所有等价的误差,因此校正高权重的误差有时是可能的。在这项工作中,我们介绍了一种技术,称为重量奇偶纠错(WPEC),它可以纠正泡利错误的任何重量在一些稳定器码提供的错误的重量的奇偶性是已知的。我们证明了该技术适用于由[[7,1,3]] Steane码或[[23,1,7]] Golay码构造的级联码。我们还提供了一个容错纠错协议,使用WPEC的[[49,1,9]]级联Steane码,可以纠正多达3个错误,只需要2个ancillas。
2021-10-13 quant-ph
Measurement-free Preparation of Surface-Code States with Digital-Analog Counterdiabatic Drivings
Intelligent Data Analysis Laboratory (IDAL), Departament d’Enginyeria Electrònica, ETSE-UV, Universitat de València(瓦伦西亚大学电子工程系智能数据分析实验室);Kipu Quantum(基普量子)
提出一种数字化-模拟反绝热方法,利用绝热规范势结构制备表面码基态,通过固定角度XY门和模拟交换作用生成四体反绝热项,显著提升短时间基态制备质量,并将纠缠深度降低一个数量级。
2026-10-07 quant-ph
Rise and fall of nonstabilizerness via random measurements
Scuola Superiore Meridionale(南方高等学院);Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology(加州理工学院量子信息与物质研究所);Quantum Research Center, Technology Innovation Institute(技术创新研究所量子研究中心);International School for Advanced Studies (SISSA)(国际高等研究院);INFN Sezione di Trieste(的里雅斯特INFN分部)
研究随机量子电路中非稳定性的动态,揭示其在Clifford散乱下的强保护性及非Clifford基测量对非稳定性的双重影响。
2025-09-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Class of Cyclic Quantum Codes
本文提出一类以码态易制备而非稳定子简单为构造基础的循环量子码,涵盖旋转二维环面码并给出计算机搜索的小尺寸实例,同时讨论其容错制备。
2025-10-20 quant-ph
Generalized quantum data-syndrome codes and belief propagation decoding for phenomenological noise
针对现象学噪声中的量子稳定子码译码问题,提出广义量子数据-伴随式码及广义校验矩阵,设计适用于一般稀疏量子码的置信传播译码算法,实现超过3%错误阈值并提出单次纠错冗余校验构建方法。
2025-01-12 cs.IT math.IT quant-ph
Limitations of local update recovery in stabilizer-GKP codes: a quantum optimal transport approach
本文提出玻色Wasserstein距离并利用量子最优传输方法,证明级联GKP-stabilizer码在局部更新恢复下存在光子损失容错阈值上界。
2023-09-28 quant-ph
Fault-tolerant multi-qubit gates in Parity Codes
该研究提出在正交码中高效实现容错多量子比特门的方法,通过交换门实现任意数量逻辑量子比特的奇偶性控制NOT操作,无需复杂路由或晶格手术。
2025-12-15 quant-ph
Synthesis and Optimization of Encoding Circuits for Fault-Tolerant Quantum Computation
Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Global Technology Applied Research, JPMorgan Chase(摩根大通全球技术应用研究部);QuTech, Delft University of Technology(代尔夫特理工大学 QuTech);Quantum and Computer Engineering Department, Delft University of Technology(代尔夫特理工大学量子与计算机工程系);neQxt
本文提出了一种高效合成任意稳定子码编码电路的方法,通过稳定子表架搜索和贪心算法优化两量子比特门数和深度,对多种稳定子码实现改进,支持容错量子计算中的编码态制备优化。
2026-05-14 cs.ET quant-ph
Near-Hashing-Bound Multiple-Rate Quantum Turbo Short-Block Codes
量子稳定子码(QSC)的量子编码速率低,因为它们必须在比特翻转和相位翻转错误的情况下恢复量子比特(量子比特)。在这篇论文中,我们设想了一个低复杂度的级联量子Turbo码(QTC)的设计表现出高的量子编码速率。高量子编码速率是通过组合量子域版本的短分组码(SBC)(也称为单奇偶校验(SPC)码)作为外码和量子单位速率码(QURC)作为内码来实现的。尽管其设计简单,建议的QTC产生一个近散列界的纠错性能。例如,与文献中已知的最佳半速率QTC,即QIrCC-QURC方案,其操作在距离量子哈希边界$D = 0.037$处相比,我们的新QSBC-QURC方案可以操作在距离$D = 0.029$处。还值得一提的是,这是能够根据在给定量子信道的不同去极化概率的情况下减轻泡利误差所需的量子编码速率来调整量子编码器的QTC的第一实例化。
2019-03-26 cs.IT math.IT quant-ph
Graph Theoretic Approach to Quantum Nonstabilizerness
Instituut-Lorentz, Universiteit Leiden(莱顿大学洛伦兹研究所);Applied Quantum Algorithms, Leiden University(莱顿大学应用量子算法);Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);Dipartimento di Fisica e Astronomia “G. Galilei”, Università di Padova(帕多瓦大学伽利略物理与天文系);Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova(帕多瓦大学帕多瓦量子技术研究中心)
该研究提出用图论方法解决量子非稳定子性检测难题,明确了两个耦合障碍,证明了符号依赖可舍弃的条件,导出了闭式,利用克利福德协变性扩大了可检测态空间,为魔资源检测提供了可扩展设计原则。
2026-07-30 quant-ph
Fault-tolerance of ancilla preparation for logical Toffoli gate of a family of Calderbank-Shor-Steane codes
利用量子纠错码进行容错量子计算需要构造容错的非横截门。Shor提出了一种非横向门的容错结构,即,一类Calderbank-Shor-Steane码的Toffoli门具有偶权稳定器生成器和奇权逻辑算子。事实上,如本文所示,错误传播的辅助准备肖尔的建设导致逻辑错误。这项工作提供了一个解决这个问题,通过插入位翻转纠错。最后,使用级联Steane码的修改后的结构的错误率进行评估,并获得相同的精度阈值作为横向门的情况下,辅助系统可以准备的时间。
2013-03-15 quant-ph
Bunny Codes: Broadening Superconducting Quantum Error Correction Capability through Advanced Control Engineering
Tsinghua University(清华大学);TraverseQuantum Co., Ltd.(纵横量子有限公司);Zhongguancun Laboratory(中关村实验室);Pengcheng Laboratory(鹏城实验室);The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学)
利用超导量子比特控制方案中扩展的本地双量子比特门集(CNOT和CXSWAP),系统研究如何简化具有非局部稳定子的qLDPC码的症候提取,发现一组可在二维最近邻超导硬件上实现且性能优于长程CNOT实现的Bunny码,其码率约为toric码的3倍,逻辑错误率低一个数量级。
2026-08-31 quant-ph
Quantum Logic Codes: Complete Transversal Logical Clifford Instruction Sets for High-Rate Stabilizer Quantum Error Correcting Codes
NVIDIA(英伟达)
研究稳定子量子纠错码的横向逻辑门能力,构建了旋转表面码中深度为一的横向S门和2D环面码中深度为一的块内CZ门,并提出一种高码率非LDPC CSS码族,具有常数深度的完全横向逻辑Clifford基指令集架构。
2026-06-12 math-ph math.MP quant-ph
Quantum Prometheus: Defying Overhead with Recycled Ancillas in Quantum Error Correction
本文提出在旋转表面码中交替复用同一批辅助量子比特进行X和Z稳定子测量,将辅助量子比特数量减半并降低约25%总量子比特开销,在较高码距下实现更优纠错性能。
2024-11-23 quant-ph
Restrictions on non-Clifford fault tolerance and ruling out beyond-SQL quantum metrology
Harvard Quantum Initiative(哈佛量子倡议);California Institute of Technology(加州理工学院);Department of Physics, Harvard University(哈佛大学物理系)
该研究证明了非Clifford容错的限制,排除了超越SQL的量子计量学,发现恒定强度信号对齐噪声会阻碍量子计量学超越SQL的渐近优势。
2026-07-31 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with the parity code and noise-biased qubits
基于偏置噪声量子比特与奇偶架构的编码拼接,实现低物理量子比特开销的容错量子计算
2025-11-27 quant-ph
Optimizing Superconducting Three-Qubit Gates for Surface-Code Error Correction
本文为超导transmon量子比特设计35 ns、99.96%保真度的三量子比特CZZ门,并证明其可提升表面码纠错阈值、降低逻辑错误率。
2025-06-10 quant-ph
When to Skip Syndrome Extraction in Surface-GKP Codes
Korea Advanced Institute of Science and Technology(韩国科学技术院)
针对表面-GKP码,提出一种利用内层GKP校正模拟信息的自适应跳过方案,通过比较重用旧综合征与新提取的可靠性,选择测量类型或跳过,在保持或降低逻辑错误率的同时减少稳定子测量次数。
2026-06-24 quant-ph
Fault Tolerant Quantum Error Mitigation
本研究提出容错量子错误缓解(FTQEM),通过容错操作和代码串联指数级抑制错误,提供解析阈值,并验证其优于传统方法。
2024-07-17 quant-ph
A ZX-Calculus Approach for the Construction of Graph Codes
本文提出利用ZX演算图形语言构造图码编码器,并将其与已有框架结合以构建大规模量子纠错码,应用于级联图码和全息码,推动了量子纠错的理论与实践发展。
2024-03-28 quant-ph